9 eenvoudige zonnecircuits voor acculaders

Simpele zonneladers zijn kleine apparaten waarmee u snel en goedkoop een batterij kunt opladen door middel van zonne-energie.

Een eenvoudige zonnelader moet 3 ingebouwde basisfuncties hebben:

• Het zou goedkoop moeten zijn.
• Lekenvriendelijk en eenvoudig te bouwen.
• Moet efficiënt genoeg zijn om te voldoen aan de fundamentele vereisten voor het opladen van batterijen.

Het bericht legt uitvoerig de negen beste en toch eenvoudige oplaadcircuits voor zonnebatterijen uit met behulp van de IC LM338, transistors, MOSFET, buck-converter, enz. Die zelfs door een leek kunnen worden gebouwd en geïnstalleerd voor opladen van alle soorten batterijen en het bedienen van andere gerelateerde apparatuur

Overzicht

Zonnepanelen zijn niet nieuw voor ons en wordt tegenwoordig op grote schaal toegepast in alle sectoren. De belangrijkste eigenschap van dit apparaat om zonne-energie om te zetten in elektrische energie heeft het erg populair gemaakt en nu wordt het sterk beschouwd als de toekomstige oplossing voor alle elektriciteitscrises of -tekorten.

Zonne-energie kan direct worden gebruikt voor het voeden van elektrische apparatuur of kan eenvoudig worden opgeslagen in een geschikt opslagapparaat voor later gebruik.

Normaal gesproken is er maar één efficiënte manier om elektrische stroom op te slaan, en dat is door oplaadbare batterijen te gebruiken.

Oplaadbare batterijen zijn waarschijnlijk de beste en meest efficiënte manier om elektrische energie op te vangen of op te slaan voor later gebruik.

De energie van een zonnecel of een zonnepaneel kan ook effectief worden opgeslagen, zodat het naar eigen voorkeur kan worden gebruikt, normaal gesproken nadat de zon is ondergegaan of wanneer het donker is en wanneer het opgeslagen vermogen hard nodig is voor het bedienen van de lampen.

Hoewel het er misschien vrij eenvoudig uitziet, is het opladen van een batterij via een zonnepaneel nooit gemakkelijk, en wel om twee redenen:

De spanning van een zonnepaneel kan enorm variëren, afhankelijk van de invallende zonnestralen, en

De stroom varieert ook vanwege dezelfde bovenstaande redenen.

De bovenstaande twee redenen kunnen de oplaadparameters van een typische oplaadbare batterij erg onvoorspelbaar en gevaarlijk maken.

BIJWERKEN:

Voordat u zich verdiept in de volgende concepten, kunt u waarschijnlijk deze supereenvoudige zonnebatterijlader proberen, die zorgt voor een veilig en gegarandeerd opladen van een kleine 12V 7 Ah-batterij via een klein zonnepaneel:

Onderdelen vereist

• Zonnepaneel - 20V, 1 amp
• IC 7812 - 1 nr
• 1N4007 Diodes - 3nos
• 2k2 1/4 watt weerstand - 1 nr

Dat ziet er cool uit, nietwaar. In feite kunnen de IC en de diodes al in uw elektronische rommelkast rusten, dus u moet ze kopen. Laten we nu eens kijken hoe deze kunnen worden geconfigureerd voor het uiteindelijke resultaat.

De geschatte tijd die nodig is om de batterij op te laden van 11V naar 14V is ongeveer 8 uur.

Zoals we weten, zal de IC 7812 een vaste 12V aan de uitgang produceren die niet kan worden gebruikt voor het opladen van een 12V-batterij. De 3 diodes die zijn aangesloten op de aarde (GND) -aansluitingen zijn speciaal geïntroduceerd om dit probleem op te lossen en om de IC-uitgang te upgraden naar ongeveer 12 + 0,7 + 0,7 + 0,7 V = 14,1 V, wat precies is wat nodig is voor het opladen van een 12 V batterij volledig.

De daling van 0,7 V over elke diode verhoogt de aardingsdrempel van de IC door een bepaald niveau te dwingen de IC te dwingen de output te regelen op 14,1 V in plaats van 12 V. De 2k2-weerstand wordt gebruikt om de diodes te activeren of voor te spannen zodat deze kan geleiden en de beoogde 2,1 V totale daling af te dwingen.

Maakt het nog eenvoudiger

Als u op zoek bent naar een nog eenvoudigere zonnelader, dan kan er waarschijnlijk niets eenvoudiger zijn dan een zonnepaneel met de juiste classificatie rechtstreeks aansluiten op de bijpassende batterij via een blokkeerdiode, zoals hieronder weergegeven:

Hoewel het bovenstaande ontwerp geen regelaar bevat, zal het nog steeds werken omdat de stroomuitgang van het paneel nominaal is, en deze waarde zal alleen een verslechtering vertonen als de zon van positie verandert.

Echter, voor een batterij die niet volledig ontladen is, kan de bovenstaande eenvoudige installatie enige schade toebrengen aan de batterij, aangezien de batterij de neiging zal hebben om snel opgeladen te worden, en zal blijven opladen tot onveilige niveaus en voor langere tijd.

1) LM338 gebruiken als zonnecontroller

Maar dankzij de moderne zeer veelzijdige chips zoals de LM 338 en LM 317 , die bovenstaande situaties zeer effectief aankunnen, waardoor het laadproces van alle oplaadbare batterijen via een zonnepaneel zeer veilig en wenselijk is.

Het circuit van een eenvoudige LM338 zonnebatterijlader wordt hieronder getoond, met behulp van de IC LM338:

Het schakelschema toont een eenvoudige installatie met de IC LM 338 die is geconfigureerd in de standaard gereguleerde voedingsmodus.

Met behulp van een huidige besturingsfunctie

De specialiteit van het ontwerp is dat het een huidige controle functie ook.

Het betekent dat, als de stroom aan de ingang de neiging heeft toe te nemen, wat normaal zou kunnen gebeuren wanneer de intensiteit van de zonnestraal proportioneel toeneemt, de spanning van de oplader proportioneel daalt, waardoor de stroom terug wordt getrokken naar de gespecificeerde waarde.

Zoals we in het diagram kunnen zien, is de collector / emitter van de transistor BC547 verbonden over de ADJ en de aarde, deze wordt verantwoordelijk voor het initiëren van de huidige besturingsacties.

Naarmate de ingangsstroom stijgt, begint de batterij meer stroom te trekken, waardoor een spanning over R3 wordt opgebouwd die wordt vertaald in een overeenkomstige basisaandrijving voor de transistor.

De transistor geleidt en corrigeert de spanning via de C LM338, zodat de stroomsterkte wordt aangepast volgens de veilige vereisten van de batterij.

Huidige limiet Formule:

R3 kan worden berekend met de volgende formule

R3 = 0,7 / Max. Stroomlimiet

Het PCB-ontwerp voor het hierboven uitgelegd eenvoudige circuit van de zonnebatterijlader wordt hieronder gegeven:

De meter en de ingangsdiode zijn niet inbegrepen op de print.

2) $ 1 Solar-acculadercircuit

Het tweede ontwerp verklaart een goedkoop maar effectief, minder dan $ 1 goedkoop maar effectief zonneladercircuit, dat zelfs door een leek kan worden gebouwd voor het benutten van efficiënt opladen van zonnebatterijen.

Je hebt alleen een zonnepaneel, een keuzeschakelaar en enkele diodes nodig om een ​​redelijk effectieve zonnelader te installeren.

Wat is Maximum Power Point Solar Tracking?

Voor een leek zou dit iets te complex en geavanceerd zijn om te begrijpen en een systeem met extreme elektronica.

In zekere zin kan het waar zijn en zeker zijn MPPT's geavanceerde high-end apparaten die bedoeld zijn om het opladen van de batterij te optimaliseren zonder de V / I-curve van het zonnepaneel te wijzigen.

In eenvoudige bewoordingen een MPPT volgt de momentane maximaal beschikbare spanning van het zonnepaneel en past de laadsnelheid van de batterij zodanig aan dat de paneelspanning onaangetast blijft of niet wordt geladen.

Simpel gezegd, een zonnepaneel zou het meest efficiënt werken als zijn maximale momentane spanning niet naar beneden wordt gesleept in de buurt van de aangesloten accuspanning, die wordt opgeladen.

Als de nullastspanning van uw zonnepaneel bijvoorbeeld 20 V is en de batterij die moet worden opgeladen, 12 V is, en als u de twee rechtstreeks aansluit, zou de paneelspanning dalen tot de accuspanning, wat de zaken te inefficiënt zou maken. .

Omgekeerd, als u de paneelspanning ongewijzigd zou kunnen houden en er toch de best mogelijke oplaadoptie uit zou halen, zou het systeem volgens het MPPT-principe werken.

Het draait dus allemaal om het optimaal opladen van de batterij zonder de paneelspanning te beïnvloeden of te laten vallen.

Er is een eenvoudige en kosteloze methode om de bovenstaande voorwaarden te implementeren.

Kies een zonnepaneel waarvan de nullastspanning overeenkomt met de laadspanning van de batterij. Betekenis voor a 12V accu u kunt een paneel met 15V kiezen en dat zou een maximale optimalisatie van beide parameters opleveren.

In de praktijk kunnen de bovenstaande omstandigheden echter moeilijk te bereiken zijn, omdat zonnepanelen nooit een constante output produceren en de neiging hebben om verslechterende vermogensniveaus te genereren als reactie op variërende zonnestraalposities.

Daarom wordt altijd een zonnepaneel met een hogere classificatie aanbevolen, zodat het zelfs onder slechtere dagomstandigheden de batterij oplaadt.

Dat gezegd hebbende, is het in geen geval nodig om voor dure MPPT-systemen te gaan, u kunt vergelijkbare resultaten behalen door er een paar dollar voor uit te geven. De volgende bespreking zal de procedures duidelijk maken.

Hoe het circuit werkt

Zoals hierboven besproken, moeten we, om onnodige belasting van het paneel te voorkomen, voorwaarden hebben die ideaal zijn voor de PV-spanning en de accuspanning.

Dit doe je door een paar diodes, een goedkope voltmeter of je bestaande multimeter en een draaischakelaar te gebruiken. Natuurlijk kun je bij ongeveer $ 1 niet verwachten dat het automatisch gaat, het kan zijn dat je een aantal keer per dag met de switch moet werken.

We weten dat de voorwaartse spanningsval van een gelijkrichterdiode ongeveer 0,6 volt is, dus door veel diodes in serie toe te voegen, kan het mogelijk zijn om te isoleren dat het paneel wordt gesleept naar de aangesloten accuspanning.

Verwijzend naar de circuit-digaram die hieronder wordt gegeven, kan een coole kleine MPPT-oplader worden opgesteld met behulp van de getoonde goedkope componenten.

Laten we in het diagram aannemen dat de nullastspanning van het paneel 20 V is en dat de batterij een nominaal vermogen van 12 V heeft.

Als u ze rechtstreeks aansluit, wordt de paneelspanning naar het batterijniveau gesleept, waardoor dingen ongepast worden.

Door 9 diodes in serie toe te voegen, isoleren we effectief het paneel tegen het laden en slepen naar de accuspanning en halen we er toch de maximale laadstroom uit.

De totale voorwaartse daling van de gecombineerde diodes zou ongeveer 5V zijn, plus de laadspanning van de batterij 14,4V geeft ongeveer 20V, wat betekent dat als de paneelspanning eenmaal verbonden is met alle diodes in serie tijdens piekzon, de paneelspanning marginaal zou dalen tot ongeveer 19V, wat resulteert in een efficiënte opladen van de batterij.

Stel nu dat de zon begint te zakken, waardoor de paneelspanning onder de nominale spanning daalt, dit kan worden gecontroleerd via de aangesloten voltmeter en een paar diodes kunnen worden overgeslagen totdat de batterij is hersteld en optimaal vermogen krijgt.

Het weergegeven pijlsymbool verbonden met de positieve paneelspanning kan worden vervangen door een draaischakelaar voor de aanbevolen selectie van de diodes in serie.

Met de bovenstaande situatie geïmplementeerd, kunnen duidelijke MPPT-oplaadcondities effectief worden gesimuleerd zonder gebruik te maken van dure apparaten. U kunt dit voor alle soorten panelen en batterijen doen door gewoon meer diodes in serie op te nemen.

3) Solar Charger en Driver Circuit voor 10W / 20W / 30W / 50W witte krachtige SMD LED

Het derde idee leert ons hoe we een eenvoudige zonne-LED kunnen bouwen met een batterijladercircuit voor verlichtende high power LED (SMD) lampen in de orde van 10 watt tot 50 watt. De SMD-leds zijn volledig thermisch en tegen overstroom beveiligd met behulp van een goedkope LM 338-stroombegrenzingstrap. Het idee werd aangevraagd door de heer Sarfraz Ahmad.

Technische specificaties

In wezen ben ik 35 jaar geleden een gecertificeerde werktuigbouwkundige uit Duitsland en heb ik vele jaren in het buitenland gewerkt en ben ik vele jaren geleden vertrokken vanwege persoonlijke problemen thuis.
Sorry dat ik je stoor, maar ik weet van je capaciteiten en expertise op het gebied van elektronica en oprechtheid om het begin te helpen en begeleiden, net als ik. Ik heb dit circuit ergens gezien voor 12 vdc.

Ik heb aan SMD bevestigd, 12v 10 watt, cap 1000uf, 16 volt en een bruggelijkrichter zie je het onderdeelnummer erop. Als ik de lampjes aanzet begint de gelijkrichter op te warmen en de beide SMD's ook. Ik ben bang dat als deze lampen lang blijven branden, dit de SMD's en gelijkrichter kan beschadigen. Ik weet niet waar het probleem is. U mag mij helpen.

“hoe 3 fase motor werkt ”

Ik heb een lamp in de portiek van de auto die op schijf aan gaat en bij zonsopgang uit gaat. Helaas, als gevolg van afschakeling wanneer er geen elektriciteit is, blijft dit licht uit totdat de elektriciteit terug is.

Ik wil minimaal twee SMD (12 volt) met LDR installeren zodat zodra het lampje uitgaat de SMD lampjes gaan branden. Ik wil elders in de autoportiek twee soortgelijke lampen toevoegen om het geheel verlicht te houden. Ik denk dat als ik al deze vier SMD-lampen aansluit met 12 volt voeding die de stroom krijgt van het UPS-circuit.

Het zal natuurlijk extra belasting op de UPS-batterij zetten die nauwelijks volledig is opgeladen vanwege veelvuldig uitschakelen van de belasting. De andere beste oplossing is om 12 volt zonnepaneel te installeren en al deze vier SMD-lampen ermee te bevestigen. Het laadt de batterij op en schakelt de lichten aan / uit.

Dit zonnepaneel zou deze lichten de hele nacht moeten kunnen houden en zal bij zonsopgang UIT gaan. Help me ook en geef details over dit circuit / project.

U kunt de tijd nemen om erachter te komen hoe u dat moet doen. Ik schrijf u omdat helaas geen enkele verkoper van elektronica of zonneproducten op onze lokale markt bereid is mij hulp te bieden, geen van hen lijkt technisch gekwalificeerd te zijn en ze willen gewoon om hun onderdelen te verkopen.

Sarfraz Ahmad

Rawalpindi, Pakistan

Het ontwerp

In het getoonde 10 watt tot 50 watt SMD solar LED lichtcircuit met automatische lader hierboven zien we de volgende fasen:

• Naar zonnepaneel
• Een paar stroomgestuurde LM338-regelcircuits
• Een omschakelrelais
• Een oplaadbare batterij
• en een 40 watt LED SMD module

De bovenstaande fasen zijn op de volgende uitgelegd manier geïntegreerd:

De twee LM 338-trappen zijn geconfigureerd in standaard stroomregelingsmodi met gebruik van de respectieve stroomgevoelige weerstanden om een ​​stroomgeregelde uitgang voor de relevante aangesloten belasting te garanderen.

De belasting voor de linker LM338 is de batterij die wordt opgeladen vanaf deze LM338-trap en een ingangsbron voor het zonnepaneel. De weerstand Rx wordt zo berekend dat de batterij de voorgeschreven hoeveelheid stroom ontvangt en niet te sterk of te hoog wordt opgeladen.

De rechterkant LM 338 is geladen met de LED-module en ook hier zorgt de Ry ervoor dat de module wordt voorzien van de juiste gespecificeerde hoeveelheid stroom om de apparaten te beschermen tegen een thermische op hol geslagen situatie.

De spanningsspecificaties van het zonnepaneel kunnen tussen 18V en 24V liggen.

Een relais wordt in het circuit geïntroduceerd en is zo bedraad met de LED-module dat het alleen 's nachts of wanneer het donker is onder de drempelwaarde wordt ingeschakeld zodat het zonnepaneel de benodigde stroom kan genereren.

Zolang de zonnespanning beschikbaar is, blijft het relais bekrachtigd door de LED-module te isoleren van de batterij en ervoor te zorgen dat de 40 watt LED-module overdag uitgeschakeld blijft en terwijl de batterij wordt opgeladen.

Na zonsondergang, wanneer de zonnespanning voldoende laag wordt, kan het relais niet langer zijn N / O-positie vasthouden en naar de N / C-omschakeling schakelen, de batterij verbinden met de LED-module en de array verlichten via de beschikbare volledig opgeladen Batterij vermogen.

De LED-module kan worden gezien bevestigd met een koellichaam dat voldoende groot moet zijn om een ​​optimaal resultaat uit de module te bereiken en om een ​​langere levensduur en helderheid van het apparaat te garanderen.

Berekenen van de weerstandswaarden

De aangegeven beperkende weerstanden kunnen worden berekend op basis van de gegeven formules:

Rx = 1,25 / laadstroom accu

Ry = 1,25 / LED-stroomsterkte.

Ervan uitgaande dat de accu een loodzwavelzuuraccu van 40 AH is, is de aanbevolen laadstroom 4 ampère.

daarom Rx = 1,25 / 4 = 0,31 ohm

wattage = 1,25 x 4 = 5 watt

De LED-stroom kan worden gevonden door het totale wattage te delen door de nominale spanning, dat wil zeggen 40/12 = 3,3 ampère

daarom Ry = 1,25 / 3 = 0,4 ohm

wattage = 1,25 x 3 = 3,75 watt of 4 watt.

Er worden geen begrenzingsweerstanden gebruikt voor de 10 watt LED's, aangezien de ingangsspanning van de batterij gelijk is aan de gespecificeerde 12V-limiet van de LED-module en daarom de veilige limieten niet kan overschrijden.

Bovenstaande uitleg laat zien hoe de IC LM338 eenvoudig gebruikt kan worden voor het maken van een handig solar LED lichtcircuit met automatische oplader.

4) Automatisch zonne-lichtcircuit met behulp van een relais

In ons 4e automatische zonnelichtcircuit hebben we een enkel relais ingebouwd als schakelaar voor het opladen van een batterij overdag of zolang het zonnepaneel elektriciteit opwekt, en voor het verlichten van een aangesloten LED als het paneel niet actief is.

Upgraden naar een relaisomschakeling

In een van mijn vorige artikelen waarin een simpel zonnetuinlichtcircuit hebben we een enkele transistor gebruikt voor de schakeloperatie.

Een nadeel van het eerdere circuit is dat het geen gereguleerd opladen van de batterij biedt, hoewel het misschien niet strikt essentieel is omdat de batterij nooit volledig wordt opgeladen. Dit aspect vereist mogelijk een verbetering.

Een ander bijkomend nadeel van het eerdere circuit is de specificatie voor laag vermogen, waardoor het gebruik van krachtige batterijen en LED's wordt beperkt.

Het volgende circuit lost beide bovenstaande twee problemen effectief op, met behulp van een relais- en een emittervolger-transistortrap.

Schakelschema

Hoe het werkt

Tijdens optimale zonneschijn krijgt het relais voldoende stroom van het paneel en blijft het ingeschakeld met geactiveerde maakcontacten.

Hierdoor kan de batterij de laadspanning via een transistor-emittervolger-spanningsregelaar krijgen.

De zender volger ontwerp is geconfigureerd met een TIP122, een weerstand en een zenerdiode. De weerstand zorgt voor de nodige voorspanning voor de transistor om te geleiden, terwijl de zenerdiodewaarde de emitterspanning net onder de zenerspanningswaarde vastklemt.

De zener-waarde wordt daarom op de juiste manier gekozen om overeen te komen met de laadspanning van de aangesloten accu.

Voor een 6V-batterij kan de zenerspanning worden geselecteerd als 7,5V, voor een 12V-batterij kan de zenerspanning ongeveer 15V zijn, enzovoort.

De emittervolger zorgt er ook voor dat de batterij nooit boven de toegewezen laadlimiet kan worden overladen.

'S Avonds, wanneer een aanzienlijke daling van het zonlicht wordt gedetecteerd, wordt het relais verhinderd van de vereiste minimale houdspanning, waardoor het van zijn N / O- naar N / C-contact verschuift.

De bovenstaande omschakeling van het relais zorgt ervoor dat de batterij onmiddellijk van de oplaadmodus naar de LED-modus terugkeert, waarbij de LED door de batterijspanning wordt verlicht.

Onderdelenlijst voor een 6V / 4AH automatisch zonne-lichtcircuit met behulp van een relaisomschakeling

1. Zonnepaneel = 9V, 1amp
2. Relais = 6V / 200mA
3. Rx = 10 ohm / 2 watt
4. zenerdiode = 7,5 V, 1/2 watt

5) Getransistoriseerd zonneladercontrollercircuit

Het vijfde idee dat hieronder wordt gepresenteerd, beschrijft een eenvoudig zonneladercircuit met automatische uitschakeling met alleen transistors. Het idee werd aangevraagd door de heer Mubarak Idris.

Circuitdoelstellingen en vereisten

1. Kunt u mij alstublieft een 12v, 28.8AH lithium-ionbatterij maken, automatische laadregelaar met zonnepaneel als voeding, dat is 17v bij 4.5A bij maximaal zonlicht.
2. De laadregelaar moet een overlaadbeveiliging kunnen hebben en de batterij moet worden uitgeschakeld en het circuit moet eenvoudig te doen zijn voor beginners zonder ic- of microcontroller.
3. Het circuit moet relais- of bjt-transistors gebruiken als een schakelaar en zener voor spanningsreferentie, bedankt meneer, ik hoop snel van u te horen!

Het ontwerp

PCB-ontwerp (componentzijde)

Verwijzend naar het bovenstaande eenvoudige zonneladercircuit met transistors, wordt de automatische uitschakeling voor het volledige laadniveau en het lagere niveau gedaan via een paar BJT's die zijn geconfigureerd als comparators.

Denk aan het eerdere lage batterij indicator circuit met transistors , waar het lage batterijniveau werd aangegeven met slechts twee transistors en een paar andere passieve componenten.

Hier gebruiken we een identiek ontwerp voor het detecteren van de batterijniveaus en voor het afdwingen van de vereiste omschakeling van de batterij over het zonnepaneel en de aangesloten belasting.

Laten we aannemen dat we in eerste instantie een gedeeltelijk ontladen batterij hebben waardoor de eerste BC547 van links stopt met geleiden (dit wordt ingesteld door de basisinstelling aan te passen aan deze drempelwaarde), en de volgende BC547 kan geleiden.

Wanneer deze BC547 geleidt, kan de TIP127 worden ingeschakeld, waardoor de spanning van het zonnepaneel de batterij bereikt en begint met opladen.

De bovenstaande situatie houdt daarentegen de TIP122 UIT, zodat de belasting niet kan werken.

Als de batterij begint op te laden, begint de spanning over de voedingsrails ook te stijgen tot een punt waarop de linkerzijde BC547 nog net kan geleiden, waardoor de rechterzijde BC547 stopt met geleiden.

Zodra dit gebeurt, wordt de TIP127 geblokkeerd voor de negatieve basissignalen en stopt hij geleidelijk met geleiden, zodat de batterij geleidelijk wordt afgesneden van de spanning van het zonnepaneel.

Door de bovenstaande situatie kan de TIP122 echter langzaam een ​​trigger voor basisvoorspanning ontvangen en begint hij te geleiden ... wat ervoor zorgt dat de belasting nu in staat is om de vereiste voeding voor zijn activiteiten te krijgen.

Het hierboven toegelichte zonneladercircuit met transistors en met automatische uitschakelingen kan worden gebruikt voor alle kleinschalige toepassingen van zonnecontrollers, zoals het veilig opladen van gsm-batterijen of andere vormen van Li-ion-batterijen.

Voor krijgen een gereguleerde laadtoevoer

Het volgende ontwerp laat zien hoe u het bovenstaande schakelschema kunt omzetten of upgraden naar een geregelde oplader, zodat de batterij wordt geleverd met een vaste en een gestabiliseerde uitgang ongeacht een stijgende spanning van het zonnepaneel.

6) Solar Pocket LED-lichtcircuit

Het zesde ontwerp verklaart hier een eenvoudig, goedkoop LED-lichtcircuit op zonne-energie dat door de behoeftige en kansarme delen van de samenleving kan worden gebruikt om hun huizen 's nachts goedkoop te verlichten.

Het idee is aangevraagd door de heer R.K. Rao

Circuitdoelstellingen en vereisten

1. Ik wil een SOLAR-zaklamp maken met een transparante plastic doos van 9 cm x 5 cm x 3 cm [in de handel verkrijgbaar voor Rs.3 / -] met een LED van één watt / 20mA die wordt aangedreven door een 4v 1A oplaadbare verzegelde loodzuurbatterij [SUNCA / VICTARI] & ook met een voorziening voor opladen met een oplader voor mobiele telefoons [waar netstroom beschikbaar is].
2. De batterij moet vervangbaar zijn als deze leeg is na gebruik voor 2/3 jaar / voorgeschreven levensduur door de landelijke / inheemse gebruiker.
3. Dit is bedoeld voor gebruik door tribale / plattelandskinderen om een ​​boek te verlichten. Er zijn betere led-lampen op de markt voor ongeveer Rs.500 [d.light], voor Rs.200 [Thrive].
4. Deze lampen zijn goed, behalve dat ze een mini-zonnepaneel en een heldere LED hebben met een levensduur van tien jaar, zo niet meer, maar met een oplaadbare batterij zonder voorziening voor vervanging als ze dood zijn na twee of drie jaar gebruik. verspilling van middelen en onethisch.
5. Het project dat ik voor ogen heb, is er een waarbij de batterij kan worden vervangen, lokaal beschikbaar tegen lage kosten. De prijs van het licht mag niet hoger zijn dan Rs.100 / 150.
6. Het zal zonder winstoogmerk op de markt worden gebracht via ngo's in tribale gebieden en uiteindelijk kits leveren aan tribale / plattelandsjongeren om ze in het dorp te maken.
7. Ik heb samen met een collega enkele lampen gemaakt met 7V EW high power batterijen en 2x20mA pirahna Leds en ze getest - ze duurden meer dan 30 uur continue verlichting voldoende om een ​​boek van een halve meter afstand te verlichten en een andere met een 4V sunce batterij en 1 watt 350A LED geeft voldoende licht om in een hut te koken.
8. Kunt u een circuit voorstellen met een oplaadbare AA / AAA-batterij, een mini-zonnepaneel dat op het deksel van de doos van 9x5cm past en een DC-DC-booster en 20mA-leds. Als je wilt dat ik bij jou thuis kom voor discussies, dan kan dat.
9. Je kunt de lichten zien die we hebben gemaakt in Google-foto's op https://goo.gl/photos/QyYU1v5Kaag8T1WWA Bedankt,

Het ontwerp

Volgens het verzoek moeten de LED-lichtcircuits op zonne-energie compact zijn, werken met een enkele 1.5AAA-cel met behulp van een DC-DC-omzetter en uitgerust met een zelfregulerend zonneladercircuit ​

Het onderstaande schakelschema voldoet waarschijnlijk aan alle bovenstaande specificaties en blijft toch binnen de betaalbare limiet.

Schakelschema

Het ontwerp is een basis joule dief circuit met behulp van een enkele penlight-cel, een BJT en een inductor voor het voeden van elke standaard 3.3V LED.

In het ontwerp is een led van 1 watt weergegeven, hoewel een kleinere, zeer heldere led van 30 mA kan worden gebruikt.

De zonne-LED-circuit is in staat de laatste druppel 'joule' of de lading uit de cel te persen en vandaar de naam joule dief, wat ook impliceert dat de LED zou blijven branden totdat er vrijwel niets meer in de cel zit. Het is echter niet aan te raden dat de cel hier van het oplaadbare type is om te worden ontladen onder 1V.

De 1.5V-acculader in het ontwerp is gebouwd met behulp van een andere BJT met laag vermogen die is geconfigureerd in de emittervolgerconfiguratie, waardoor deze een emitterspanningsuitgang kan produceren die exact gelijk is aan het potentieel aan de basis, ingesteld door de 1K-preset. Dit moet precies zo worden ingesteld dat de emitter niet meer dan 1.8V produceert bij een DC input van boven de 3V.

De DC-ingangsbron is een zonnepaneel dat mogelijk in staat is om een ​​overmaat van 3V te produceren tijdens optimaal zonlicht, en waarmee de lader de batterij kan opladen met een maximale output van 1,8V.

Zodra dit niveau is bereikt, blokkeert de emittervolger eenvoudig elk verder opladen van de cel, waardoor elke mogelijkheid van overbelasting wordt voorkomen.

De inductor voor het LED-lichtcircuit op zonne-energie bestaat uit een kleine ferrietringtransformator met 20:20 omwentelingen die op de juiste manier kunnen worden gewijzigd en geoptimaliseerd om de meest gunstige spanning voor de aangesloten LED mogelijk te maken, die zelfs kan duren totdat de spanning onder de 1,2 V is gedaald .

7) Eenvoudige zonnelader voor straatverlichting

De zevende zonnelader die hier wordt besproken, is het meest geschikt als een LED-straatverlichtingssysteem op zonne-energie dat speciaal is ontworpen voor de nieuwe hobbyist die het kan bouwen door simpelweg te verwijzen naar het hier gepresenteerde schematische schema.

Vanwege het eenvoudige en relatief goedkopere ontwerp kan het systeem geschikt worden gebruikt voor straatverlichting in dorpen of in andere vergelijkbare afgelegen gebieden, maar dit belet het echter geenszins om ook in steden te worden gebruikt.

De belangrijkste kenmerken van dit systeem zijn:

1) Spanningsgestuurd opladen

2) Stroomgestuurde LED-werking

3) Geen relais gebruikt, allemaal solid-state ontwerp

4) Uitschakeling bij lage kritische spanning

5) Indicatoren voor laagspanning en kritische spanning

6) Uitschakeling bij volledige lading is niet inbegrepen voor de eenvoud en omdat het opladen beperkt is tot een gecontroleerd niveau waardoor de batterij nooit te veel wordt opgeladen.

7) Gebruik van populaire IC's zoals LM338 en transistors zoals BC547 zorgen voor probleemloze aanschaf

8) Dag-nacht-detectiefase zorgt voor automatische uitschakeling bij schemering en inschakelen bij zonsopgang.

Het volledige circuitontwerp van het voorgestelde eenvoudige LED-straatverlichtingssysteem wordt hieronder geïllustreerd:

Schakelschema

De circuittrap bestaande uit T1, T2 en P1 is geconfigureerd in een eenvoudig lage batterij sensor, indicator circuit

Een exact identieke trap is ook net daaronder te zien, met behulp van T3, T4 en de bijbehorende onderdelen, die een andere laagspanningsdetectortrap vormen.

De T1, T2-trap detecteert de batterijspanning wanneer deze daalt tot 13V door de aangesloten LED op de collector van T2 te verlichten, terwijl de T3, T4-trap de batterijspanning detecteert wanneer deze onder de 11V komt en de situatie aangeeft door de bijbehorende led te verlichten met de verzamelaar van T4.

P1 wordt gebruikt om de T1 / T2-trap zodanig aan te passen dat de T2-LED net op 12 V oplicht, op dezelfde manier wordt P2 aangepast om de T4-led te laten oplichten bij spanningen onder de 11 V.

IC1 LM338 is geconfigureerd als een eenvoudige gereguleerde spanningsvoeding voor het regelen van de spanning van het zonnepaneel tot een precieze 14V, dit wordt gedaan door de preset P3 op de juiste manier aan te passen.

Deze output van IC1 wordt gebruikt voor het opladen van de straatlantaarnaccu overdag en bij piekuren.

IC2 is een andere LM338 IC, bedraad in een huidige controller-modus, de ingangspen is verbonden met de positieve batterij terwijl de uitgang is verbonden met de LED-module.

IC2 beperkt het stroomniveau van de batterij en levert de juiste hoeveelheid stroom aan de LED-module, zodat deze veilig kan werken tijdens de nachtelijke back-upmodus.

T5 is een vermogenstransistor die werkt als een schakelaar en wordt geactiveerd door de kritieke fase van lage batterijspanning, telkens wanneer de batterijspanning het kritieke niveau bereikt.

Wanneer dit gebeurt, wordt de basis van de T5 onmiddellijk geaard door T4, waardoor deze onmiddellijk wordt uitgeschakeld. Met T5 uitgeschakeld, is de LED-module ingeschakeld om te verlichten en daarom ook uitgeschakeld.

Deze toestand voorkomt en beschermt de batterij tegen overmatig ontladen en beschadigen. In dergelijke situaties moet de batterij mogelijk extern worden opgeladen via het lichtnet met behulp van een voeding van 24 V via de voedingslijnen van het zonnepaneel, over de kathode van D1 en aarde.

De stroom van deze voeding kan worden gespecificeerd op ongeveer 20% van de AH van de batterij en de batterij kan worden opgeladen totdat beide LED's niet meer branden.

De T6-transistor samen met zijn basisweerstanden is gepositioneerd om de voeding van het zonnepaneel te detecteren en ervoor te zorgen dat de LED-module uitgeschakeld blijft zolang er een redelijke hoeveelheid voeding beschikbaar is vanaf het paneel, of met andere woorden, T6 houdt de LED-module gesloten uit tot het donker genoeg is voor de LED-module en dan wordt ingeschakeld. Het tegenovergestelde gebeurt bij zonsopgang, wanneer de LED-module automatisch wordt uitgeschakeld. R12, R13 moeten zorgvuldig worden aangepast of geselecteerd om de gewenste drempelwaarden voor de AAN / UIT-cycli van de LED-module te bepalen

Hoe te bouwen

Om dit eenvoudige straatverlichtingssysteem met succes te voltooien, moeten de verklaarde fasen afzonderlijk worden gebouwd en afzonderlijk worden geverifieerd voordat ze samen worden geïntegreerd.

Monteer eerst de T1, T2 trap samen met R1, R2, R3, R4, P1 en de LED.

Pas vervolgens, met behulp van een variabele voeding, een precieze 13V toe op deze T1, T2-trap en pas P1 aan zodat de LED gewoon oplicht, verhoog de voeding een beetje tot 13,5V en de LED moet uitgaan. Deze test bevestigt de correcte werking van deze laagspanningsindicatorfase.

Maak op dezelfde manier het T3 / T4-podium en stel P2 op een vergelijkbare manier in om de LED te laten gloeien op 11V, wat de kritische niveau-instelling voor het podium wordt.

Hierna kun je doorgaan met de IC1-trap en de spanning over zijn 'lichaam' en aarde aanpassen naar 14V door P3 in de juiste mate aan te passen. Dit moet opnieuw worden gedaan door een voeding van 20 V of 24 V over de ingangspen en de aardingslijn te voeren.

De IC2-trap kan worden gebouwd zoals weergegeven en vereist geen opstartprocedure, behalve de selectie van R11 die kan worden gedaan met behulp van de formule zoals hierin weergegeven artikel universele stroombegrenzer

Onderdelen lijst

• R1, R2, R3 R4, R5, R6, R7 R8, R9, R12 = 10k, 1/4 WATT
• P1, P2, P3 = 10K VOORINSTELLINGEN
• R10 = 240 OHM 1/4 WATT
• R13 = 22 K.
• D1, D3 = 6A4 DIODE
• D2, D4 = 1N4007
• T1, T2, T3, T4 = BC547
• T5 = TIP142
• R11 = ZIE TEKST
• IC1, IC2 = LM338 IC TO3-pakket
• LED Module = Gemaakt door 24nos 1 WATT LED's in serie en parallel te schakelen
• Batterij = 12V SMF, 40 AH
• Zonnepaneel = 20 / 24V, 7 Amp

Het maken van de 24 watt LED-module

De 24 watt LED-module voor het bovenstaande eenvoudige straatverlichtingssysteem op zonne-energie kan eenvoudig worden gebouwd door 24 stuks 1 watt LED's samen te voegen, zoals weergegeven in de volgende afbeelding:

8) Zonnepaneel Buck Converter Circuit met overbelastingsbeveiliging

Het 8e zonne-concept dat hieronder wordt besproken, heeft het over een eenvoudig buck-convertercircuit voor zonnepanelen dat kan worden gebruikt om elke gewenste lage bucked-spanning van 40 tot 60 V-ingangen te verkrijgen. De schakeling zorgt voor een zeer efficiënte spanningsomzetting. Het idee was aangevraagd door de heer Deepak.

Technische specificaties

Ik ben op zoek naar DC - DC buck converter met de volgende kenmerken.

1. Ingangsspanning = 40 tot 60 VDC

2. Uitgangsspanning = Geregelde 12, 18 en 24 VDC (meerdere uitgangen van hetzelfde circuit is niet vereist. Apart circuit voor elke o / p-spanning is ook prima)

3. Uitgangsstroom capaciteit = 5-10A

4. Bescherming aan de uitgang = overstroom, kortsluiting etc.

5. Een kleine LED-indicator voor de werking van de unit zou een voordeel zijn.

Waardeer het als je me zou kunnen helpen bij het ontwerpen van het circuit.

Beste wensen,
Deepak

Het ontwerp

Het voorgestelde 60V naar 12V, 24V buck-convertercircuit wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding, de details kunnen worden begrepen zoals hieronder wordt uitgelegd:

De configuratie kan worden onderverdeeld in fasen, namelijk. de astabiele multivibrator-trap en de mosfet-gestuurde buck-converter-trap.

BJT T1, T2 vormt samen met de bijbehorende onderdelen een standaard AMV-circuit dat is bedraad om een ​​frequentie te genereren met een snelheid van ongeveer 20 tot 50 kHz.

Mosfet Q1 vormt samen met L1 en D1 een standaard buck-convertertopologie voor het implementeren van de vereiste buck-spanning over C4.

De AMV wordt bediend door de ingang 40V en de gegenereerde frequentie wordt naar de poort van de aangesloten mosfet gevoerd, die onmiddellijk begint te oscilleren bij de beschikbare stroom van de ingang die het L1, D1-netwerk aanstuurt.

De bovenstaande actie genereert de vereiste bucked-spanning over C4,

D2 zorgt ervoor dat deze spanning nooit de nominale markering overschrijdt die vast kan zijn 30V.

Deze maximale spanning van 30 V wordt verder toegevoerd aan een LM396-spanningsregelaar die kan worden ingesteld om de uiteindelijke gewenste spanning aan de uitgang te krijgen met een snelheid van maximaal 10 ampère.

De uitgang kan worden gebruikt om de bedoelde batterij op te laden.

Schakelschema

Onderdelenlijst voor de bovenstaande 60V input, 12V, 24V output buck converter solar voor de panelen.

• R1 --- R5 = 10 K.
• R6 = 240 OHMS
• R7 = 10K POT
• C1, C2 = 2 nF
• C3 = 100 uF / 100 V.
• C4 = 100 uF / 50 V.
• Q1 = ELKE 100V, 20AMP ​​P-kanaal MOSFET
• T1, T2 = BC546
• D1 = ELKE 10AMP SNEL HERSTEL DIODE
• D2 = 30V ZENER 1 WATT
• D3 = 1N4007
• L1 = 30 windingen van 21 SWG supergeëmailleerde koperdraad gewonden over een ferrietstaaf van 10 mm diameter.

9) Thuis zonne-energie opgezet voor een off-the-grid leven

Het negende unieke ontwerp dat hier wordt uitgelegd, illustreert een eenvoudige berekende configuratie die kan worden gebruikt voor het implementeren van zonnepaneelelektriciteit van elke gewenste grootte voor op afstand gelegen huizen of voor het realiseren van een off-the-grid elektriciteitssysteem met zonnepanelen.

Technische specificaties

Ik ben er zeer zeker van dat u dit soort schakelschema gereed moet hebben. Tijdens het doornemen van je blog raakte ik verdwaald en kon ik niet echt een blog kiezen die het beste bij mijn eisen paste.

Ik probeer gewoon mijn vereiste hier te plaatsen en ervoor te zorgen dat ik het goed heb begrepen.

(Dit is een proefproject voor mij om me op dit gebied te wagen. Je kunt me rekenen als een grote nul in elektrische kennis.)

Mijn basisdoel is om het gebruik van zonne-energie te maximaliseren en mijn elektriciteitsrekening tot een minimum te beperken. (Ik blijf in Thane. Dus je kunt je elektriciteitsrekeningen voorstellen.) Dus je kunt overwegen of ik volledig een verlichtingssysteem op zonne-energie voor mijn huis maak.

1. Als er voldoende zonlicht is, heb ik geen kunstlicht nodig.2. Wanneer de intensiteit van het zonlicht onder de acceptabele normen daalt, zou ik willen dat mijn lichten automatisch aangaan.

Ik zou ze echter graag voor het slapengaan willen uitschakelen. Mijn huidige verlichtingssysteem (dat ik wil verlichten) bestaat uit twee gewone heldere buislampen (36W / 880 8000K) en vier 8W CFL's.

Zou de hele opstelling willen repliceren met op zonne-energie aangedreven LED-verlichting.

Zoals ik al zei, ik ben een grote nul op het gebied van elektriciteit. Dus help me alstublieft ook met de verwachte installatiekosten.

Het ontwerp

36 watt x 2 plus 8 watt geeft een totaal van ongeveer 80 watt, wat hier het totaal vereiste verbruiksniveau is.

Omdat de lampen zijn gespecificeerd om te werken op netspanning van 220 V in India, is een omvormer nodig om de spanning van het zonnepaneel om te zetten naar de vereiste specificaties zodat de lampen gaan branden.

Omdat de omvormer een batterij nodig heeft om te werken, waarvan kan worden aangenomen dat het een 12 V-batterij is, kunnen alle parameters die essentieel zijn voor het instellen op de volgende manier worden berekend:

Totaal beoogd verbruik is = 80 watt.

Het bovenstaande vermogen kan worden verbruikt van 6 uur 's ochtends tot 18 uur' s avonds, wat de maximale periode wordt die men kan inschatten, en dat is ongeveer 12 uur.

80 vermenigvuldigen met 12 geeft = 960 wattuur.

Het impliceert dat het zonnepaneel gedurende de gewenste periode van 12 uur gedurende de hele dag zoveel wattuur moet produceren.

Aangezien we echter niet verwachten het hele jaar door optimaal zonlicht te ontvangen, kunnen we aannemen dat de gemiddelde periode van optimaal daglicht ongeveer 8 uur is.

960 delen door 8 geeft = 120 watt, wat betekent dat het benodigde zonnepaneel minimaal 120 watt moet hebben.

Als de paneelspanning wordt geselecteerd op ongeveer 18 V, zijn de huidige specificaties 120/18 = 6,66 ampère of gewoon 7 ampère.

Laten we nu de batterijgrootte berekenen die voor de omvormer kan worden gebruikt en die mogelijk moet worden opgeladen met het bovenstaande zonnepaneel.

Nogmaals, aangezien het totale wattuur fr de hele dag wordt berekend op ongeveer 960 watt, dit te delen door de accuspanning (waarvan wordt aangenomen dat het 12 V is), krijgen we 960/12 = 80, dat is ongeveer 80 of gewoon 100 AH, dus de vereiste batterij moet een nominaal vermogen hebben van 12 V, 100 AH voor optimale prestaties gedurende de dag (periode van 12 uur).

We hebben ook een zonnelaadcontroller nodig om de batterij op te laden, en aangezien de batterij ongeveer 8 uur zou worden opgeladen, moet de oplaadsnelheid ongeveer 8% van de nominale AH zijn, dat wil zeggen 80 x 8 % = 6,4 ampère, daarom moet de laadregelaar worden gespecificeerd om minimaal 7 ampère comfortabel te kunnen verwerken voor het vereiste veilige opladen van de batterij.

Dat concludeert de volledige berekeningen van het zonnepaneel, de batterij en de omvormer die met succes zouden kunnen worden geïmplementeerd voor elke vergelijkbare soort opstelling die bedoeld is voor een off-the-grid woondoel in landelijke gebieden of andere afgelegen gebieden.

Voor andere V, I-specificaties kunnen de cijfers in de hierboven toegelichte berekening worden gewijzigd om de juiste resultaten te bereiken.

In het geval dat de batterij niet nodig is en het zonnepaneel ook direct kan worden gebruikt voor het bedienen van de omvormer.

Een eenvoudig spanningsregelaarcircuit voor zonnepanelen kan worden gezien in het volgende diagram, de gegeven schakelaar kan worden gebruikt voor het selecteren van een batterijoplaadoptie of om de omvormer rechtstreeks door het paneel te sturen.

In het bovenstaande geval moet de regelaar ongeveer 7 tot 10 ampère stroom produceren, daarom moet een LM396 of LM196 worden gebruikt in de laderfase.

De bovenstaande zonnepaneelregelaar kan worden geconfigureerd met het volgende eenvoudige invertercircuit dat voldoende zal zijn voor het voeden van de gevraagde lampen via het aangesloten zonnepaneel of de batterij.

Onderdelenlijst voor het bovenstaande invertercircuit: R1, R2 = 100 ohm, 10 watt

R3, R4 = 15 ohm 10 watt

T1, T2 = TIP35 op heatsinks

De laatste regel in het verzoek suggereert een LED-versie die moet worden ontworpen om de bestaande CFL-fluorescentielampen te vervangen en te upgraden. Hetzelfde kan worden geïmplementeerd door simpelweg de batterij en de omvormer te verwijderen en de LED's te integreren met de uitgang van de zonneregelaar, zoals hieronder weergegeven:

Het negatief van de adapter moet worden aangesloten en gemeenschappelijk worden gemaakt met het negatief van het zonnepaneel

Laatste gedachten

Dus vrienden, dit waren 9 basisontwerpen voor zonnebatterijen, die met de hand van deze website werden uitgekozen.

U zult in de blog nog veel meer van dergelijke verbeterde ontwerpen op basis van zonne-energie vinden om verder te lezen. En ja, als je nog een ander idee hebt, mag je het zeker bij mij indienen, ik zal het hier zeker introduceren voor het leesplezier van onze kijkers.

Feedback van een van de enthousiaste lezers

Hallo Swagatam,

Ik ben je site tegengekomen en vind je werk erg inspirerend. Ik werk momenteel aan een Science, Technology, Engineering and Math (STEM) -programma voor jaar 4-5 studenten in Australië. Het project richt zich op het vergroten van de nieuwsgierigheid van kinderen naar wetenschap en hoe deze verbinding maakt met praktische toepassingen.

Het programma introduceert ook empathie in het technische ontwerpproces, waarbij jonge leerlingen kennis maken met een echt project (context) en samen met hun medeschoolgenoten een werelds probleem oplossen. Voor de komende drie jaar ligt onze focus op het introduceren van kinderen in de wetenschap achter elektriciteit en de praktische toepassing van elektrotechniek. Een inleiding tot hoe ingenieurs echte problemen oplossen voor het algemeen belang van de samenleving.

Ik werk momenteel aan online inhoud voor het programma, dat zich zal richten op jonge leerlingen (graad 4-6) die de basisprincipes van elektriciteit leren, in het bijzonder hernieuwbare energie, in dit geval zonne-energie. Door middel van een zelfgestuurd leerprogramma leren en ontdekken kinderen over elektriciteit en energie, terwijl ze kennis maken met een realistisch project, d.w.z. verlichting bieden aan kinderen die worden opgevangen in vluchtelingenkampen over de hele wereld. Na voltooiing van een programma van vijf weken worden kinderen in teams gegroepeerd om zonnelampen te bouwen, die vervolgens naar de kansarme kinderen over de hele wereld worden gestuurd.

Als educatieve stichting zonder winstoogmerk vragen we uw hulp bij het ontwerpen van een eenvoudig schakelschema, dat kan worden gebruikt voor de constructie van een 1 watt solarlamp als praktische activiteit in de klas. We hebben ook 800 zonneverlichtingssets van een fabrikant aangeschaft, die de kinderen zullen monteren, maar we hebben iemand nodig om het schakelschema van deze verlichtingssets te vereenvoudigen, die zullen worden gebruikt voor eenvoudige lessen over elektriciteit, circuits en berekening van het vermogen, volt, stroom en omzetting van zonne-energie in elektrische energie.

Ik hoor graag van je en ga door met je inspirerende werk.

Het verzoek oplossen

Ik waardeer uw interesse en uw oprechte inspanningen om de nieuwe generatie te informeren over zonne-energie.
Ik heb het meest eenvoudige maar efficiënte LED-stuurcircuit bevestigd dat kan worden gebruikt voor het veilig verlichten van een 1 watt LED van een zonnepaneel met een minimum aan onderdelen.
Zorg ervoor dat u een koellichaam op de led bevestigt, anders kan deze snel doorbranden door oververhitting.
Het circuit is spanningsgestuurd en stroomgestuurd om een ​​optimale veiligheid van de LED te garanderen.
Laat het me weten als u nog meer twijfels heeft.